CCD图像传感器是什么？

CCD图像传感器是什么
CCD图像传感器(Charge Coupled Device)也就是电荷耦合器件图像传感器，可以将图像资料由光信号转换成电信号，是一种进入影像世界不可缺少的取像元件。CCD图像传感器与传统的摄像管比较，具有体积小、重量轻、用电省、价格低、寿命长、防震性强以及不受磁场影响等优点，被广泛应用于图像传感和非接触测量领域。


CCD图像传感器（Charged Coupled Device）于1969年在贝尔试验室研制成功，之后由日商等公司开始量产，其发展历程已经将近30多年，从初期的10多万像素已经发展至目前主流应用的500万像素。CCD又可分为线型（Linear）与面型（Area）两种，其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上，而面型主要应用于数码相机（DSC）、摄录影机、监视摄影机等多项影像输入产品上。

感光器件是机器视觉摄像机最为核心的部件，图像传感器有CCD和CMOS两种。由于其工艺不同，特性相差很大。CCD特有的工艺(制造工艺复杂，只有少数的厂商能够掌握)，具有低照度效果好、信噪比高、通透感强、色彩还原能力佳等优点，在交通、医疗等高端领域中广泛应用。由于其成像方面的优势，在很长时间内还会延续采用，但同时由于其成本高、功耗大也制约了其市场发展的空间。

CCD图像传感器的优点
CCD图像传感器作为一种新型光电转换器现已被广泛应用于摄像、图像采集、扫描仪以及工业测量等领域。作为摄像器件，与摄像管相比，CCD图像传感器有体积小、重量轻、分辨率高、灵敏度高、动态范围宽、光敏元的几何精度高、光谱响应范围宽、工作电压低、功耗小、寿命长、抗震性和抗冲击性好、不受电磁场干扰和可靠性高等一系列优点。



CCD图像传感器的性能优势主要体现在以下几个方面：

1、高解析度（High Resolution）：像点的大小为μm级，可感测及识别精细物体，提高影像品质。从早期1寸、1/2寸、2/3寸、1/4寸到现在的1/9寸，像素数目从初期的10多万增加到现在的400～500万像素；

2.　低杂讯（Low Noise）高敏感度：CCD具有很低的读出杂讯和暗电流杂讯，因此提高了信噪比（SNR），同时又具高敏感度，很低光度的入射光也能侦测到，其讯号不会被掩盖；

3.　动态范围广（High Dynamic Range）：同时侦测及分辨强光和弱光，提高系统环境的使用范围，不因亮度差异大而造成信号反差现象；

4.　良好的线性特性曲线（Linearity）：入射光源强度和输出讯号大小成良好的正比关系，物体资讯不致损失，降低信号补偿处理成本；高光子转换效率（High Quantum Efficiency ）：很微弱的入射光照射都能被记录下来，若配合影像增强管及投光器，即使在暗夜远处的景物仍然还可以侦测到；

5.　大面积感光（Large Field of View）：利用半导体技术已可制造大面积的CCDD晶片，目前与传统底片尺寸相当的35mm的CCD已经开始应用在数码相机、工业摄像机中，成为取代专业有利光学相机的关键元件；光谱响应广（Broad Spectral Response）：能检测很宽波长范围的光，增加系统使用弹性，扩大系统应用领域；

6.　低影像失真（Low Image Distortion）：使用CCD感测器，其影像处理不会有失真的情形，使原物体资讯忠实地反应出来；

7.　体积小、重量轻：CCD具备体积小且重量轻的特性，因此，可容易地装置在人造卫星及各式导航系统上；

8.　低秏电力：不受强电磁场影响； 　　

9.　电荷传输效率佳：该效率系数影响信噪比、解像率，若电荷传输效率不佳，影像将变较模糊； 　　

10.　可大批量生产，品质稳定，坚固，不易老化，使用方便及保养容易。 　

CCD图像传感器的应用
CCD图像传感器除了大规模应用于数码相机外，还广泛应用于摄像机、扫描仪，以及工业领域等。此外，在医学中为诊断疾病或进行显微手术等而对人体内部进行的拍摄中，也大量应用了ＣＣＤ图像传感器及相关设备。

CCD是数码相机的电子眼，它革新了摄影术，现在光可以被电子化地记录下来，取代了胶片。这一数字形式极大地方便了对图像的处理和发送，”诺贝尔奖评选委员会称赞说，“无论是我们大海中深邃之地，还是宇宙中的遥远之处，它都能给我们带来水晶般清晰的影像。”